(57)【要約】【課題】撮像素子に対する時差順次読み出しが行われる場合において、良好なフラッシュ撮影が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子１４と、撮像素子における第１の画素ラインから第２の画素ラインまでの複数の画素ラインでの電荷蓄積を、所定数の画素ラインごとに時間差を設けて開始および終了させる蓄積制御手段５０と、被写体を照明する照明ユニットに第１の発光を行わせた後、記録用画像を撮影するための第２の発光を行わせる発光制御手段５０と、第１の発光中における該複数の画素ラインでの蓄積電荷に応じた情報に基づいて、第２の発光の発光量を設定する発光量設定手段５０とを有する。発光制御手段は、第１の発光を、第１の画素ラインにおける電荷蓄積開始時から第２の画素ラインにおける電荷蓄積終了時まで継続して行わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子における第１の画素ラインから第２の画素ラインまでの複数の画素ラインでの電荷蓄積を、所定数の画素ラインごとに時間差を設けて開始および終了させる蓄積制御手段と、
被写体を照明する照明ユニットに第１の発光を行わせた後、記録用画像を撮影するための第２の発光を行わせる発光制御手段と、
前記第１の発光中における前記複数の画素ラインでの蓄積電荷に応じた情報に基づいて、前記第２の発光の発光量を設定する発光量設定手段とを有し、
前記発光制御手段は、前記第１の発光を、前記第１の画素ラインにおける電荷蓄積開始時から前記第２の画素ラインにおける電荷蓄積終了時まで継続して行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記蓄積制御手段は、前記複数の画素ラインのうち先に電荷蓄積を開始した画素ラインの電荷蓄積が終了する前に次の画素ラインの電荷蓄積を開始させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の画素ラインは、前記第１の画素ラインから前記第２の画素ラインまでに存在する全画素ラインのうちの一部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画素ラインは、前記撮像素子の全画素領域うち一部の領域内に含まれる画素ラインであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の発光における発光強度は、前記第２の発光における発光強度より低いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の撮像装置と、
該撮像装置に取り外し可能に装着される照明ユニットとを有することを特徴とする撮像システム。
【請求項８】
前記撮像装置に装着される交換レンズを有することを特徴とする請求項７に記載の撮像システム。
【請求項９】
請求項１から６のいずかれ１つに記載の撮像装置に取り外し可能に装着されることを特徴とする照明ユニット。
【請求項１０】
請求項１から６のいずかれ１つに記載の撮像装置に装着されることを特徴とする交換レンズ。
【請求項１１】
被写体像を光電変換する撮像素子における第１の画素ラインから第２の画素ラインまでの複数の画素ラインでの電荷蓄積を、所定数の画素ラインごとに時間差を設けて開始および終了させる蓄積制御ステップと、
被写体を照明する照明ユニットに第１の発光を行わせた後、記録用画像を撮影するための第２の発光を行わせる発光制御ステップと、
前記第１の発光中における前記複数の画素ラインでの蓄積電荷に応じた情報に基づいて、前記第２の発光の発光量を設定する発光量設定ステップとを有し、
前記発光制御ステップにおいて、前記第１の発光を、前記第１の画素ラインにおける電荷蓄積開始時から前記第２の画素ラインにおける電荷蓄積終了時まで継続して行わせることを特徴とする撮像制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体像を撮像素子により光電変換して撮影する撮像装置に関し、特にフラッシュ光を用いた撮影を行う撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサを備えた撮像装置において、フラッシュ撮影に先立ってフラッシュを予備発光させ、その際に得られた画像情報から本撮影に際してのフラッシュ発光量、すなわち本発光の発光量を求める技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＣＣＤイメージセンサに代わる撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサがある。ＣＭＯＳイメージセンサは、その回路がＭＯＳトランジスタによって構成されているので、消費電力が非常に小さく、ＣＣＤセンサのように電荷転送のために負電圧を含めた複数の電源を必要としない等の特徴を有する。
【０００４】
図１２には、ＣＭＯＳセンサの構造を示している。同図において、６０１はフォトダイオード（以下、ＰＤという）であり、光を電荷に変換する機能を有し、露光量に応じた電荷を蓄積する。６０２はフローティングディフュージョン（以下、ＦＤという）である。６０３は転送ゲート（以下、ＴＸという）で、電荷蓄積の終了とともに電荷読み出しのために次段のＦＤ６０２に電荷を転送する。
【０００５】
６０４はリセットゲート（以下、ＲＳという）であり、ＦＤ６０２やＰＤ６０１をリセットするために使用される。６０５はフローティングディフュージョンアンプ（以下、ＦＤアンプという）であり、ＰＤ６０１で蓄積された電荷量を電圧に変換する。６０６は選択ゲート（以下、ＳＥＬという）であり、ＦＤ６０２からの信号を読み出す際の選択スイッチとして機能する。
【０００６】
以上のＰＤ６０１、ＦＤ６０２、ＴＸ６０３、ＲＳ６０４、ＦＤアンプ６０５およびＳＥＬ６０６を含む回路によって１つの画素が形成されており、ＣＣＤイメージセンサはこの回路を画素数分持っている。
【０００７】
次に、このように構成されたＣＭＯＳセンサの動作について説明する。まず、電荷蓄積開始前にＴＸ６０３とＲＳ６０４をオンする。これにより、ＰＤ６０１とＦＤ６０２がリセットされる。
【０００８】
次に、ＴＸ６０３とＲＳ６０４をオフにする。これにより、電荷蓄積が開始される。電荷蓄積開始時点でのＦＤ６０２の電荷は零であり、ＳＥＬ６０６をオンにしてこの零電荷を垂直出力線６２５に読み出し、Ｓ−Ｎ回路に列（カラム）数だけ存在する回路モジュールのコンデンサ６０８にリセットレベルとして記憶する。
【０００９】
次に、所定の露光時間（電荷蓄積時間）が経過すると、ＴＸ６０３をオンにし、ＰＤ６０１に蓄えられた電荷をＴＸ６０３を通してＦＤ６０２に転送する。そして、読み出しのためにＳＥＬ６０６をオンにして、蓄積電荷に対応した出力電圧を垂直出力線６２５に読み出し、スイッチ６１１を介してコンデンサ６０９に出力電圧（信号レベル）を記憶する。
【００１０】
これにより、コンデンサ６０８，６０９にはそれぞれ、リセットレベルと信号レベルとが記憶され、これらは読み出しスイッチ６１５，６１６をオンすることで差動アンプ６２３に入力される。こうして、ノイズレベルを削除した蓄積電荷信号が得られる。
【００１１】
さらに、該ＣＭＯＳセンサからの蓄積電荷信号の読み出し動作について図１３を用いて説明する。同図において、ＡはＣＭＯＳセンサを、Ｓはフラッシュの発光波形を示す。また、ＣはＣＭＯＳセンサのリセット解除タイミングを示し、リセット解除とともに入射光の光電変換（電荷蓄積）を開始する。また、Ｄは電荷蓄積の終了タイミングであり、ＣからＤまでの期間が電荷蓄積時間に相当する。
【００１２】
図１３には、いわゆる時差順次読み出し方式での電荷蓄積および読み出し動作を示している。この時差順次読み出し方式では、例えば、ＣＭＯＳセンサにおける最も上の画素ラインから最も下の画素ラインまでの各画素ラインでの電荷蓄積を、１画素ラインごとに時間差を設けて開始および終了させる。つまり、時刻ｔ０から最上画素ラインから順に１画素ラインずつ時間をずらしながら電荷蓄積を開始し、各画素ラインにおいて同じ時間の電荷蓄積を行う。
【００１３】
そして、時刻ｔ２で最上画素ラインの電荷蓄積が終了すると、Ｅで示すタイミングで各画素ラインの画素データを順次読み出す。ここで、「時間差（ずらし時間）」は、ＣＭＯＳセンサの１画素ラインの読み出し時間に相当する。
【００１４】
ここで、図１３に示すように、フラッシュ発光と同調するためには、時刻ｔ１からｔ２のように、すべての画素ラインが同時に露光されている時間を確保する必要がある。この時間の間にＳで示すようにフラッシュが同調して発光し、照明された被写体からの反射光による画像を得ることができる。そして、この画像を用いて、露出の過不足を演算し、本発光の発光量を演算する。こうして、適正な露光でのフラッシュ撮影を行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−３０１１７３号公報（段落００１７〜００２７、図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＣＭＯＳセンサを用いて、図１３で説明した方法によりフラッシュ同調画像を得ようとした場合に、外光が明るい場合には画素が飽和して測光することができなくなってしまうという問題がある。
【００１６】
例えば、図１３にて説明した時差順次読み出し方式において、ＣＭＯＳセンサの水平方向の画素数が１５００画素、垂直方向の画素数が１０００画素、トータルで１５０万画素とし、読み出しクロックが４８ＭＨｚとした場合について説明する。
【００１７】
図１３において、ＣＭＯＳセンサにおける水平方向の１画素ラインの読み出し時間ＴＨは、
ＴＨ＝１／４８０００００×１５００＝３１．２５［ｕｓｅｃ］
である。
【００１８】
したがって、全画素ラインの読み出しに要する時間ＴＲは、
ＴＲ＝３１．２５［ｕｓｅｃ］×１０００
＝３１．２５［ｍｓｅｃ］
となる。このＴＲは、図１３における時刻ｔ２〜ｔ３の間の時間に相当し、時刻ｔ０〜ｔ１の間の時間にもほぼ相当する。
【００１９】
そして、フラッシュ同調のための全画素露光時間ｔ１〜ｔ２を２［ｍｓｅｃ］とした場合に、これを時間ＴＲに加算すると、１ラインの電荷蓄積に必要な時間ｔ０〜ｔ２は、３３．２５［ｍｓｅｃ］となる。
【００２０】
この電荷蓄積時間をアベックス値ＴＶで換算すると、
ＴＶ＝−ｌｏｇ２（０．０３３２５）＝５
となる。このため、撮影レンズの開放Ｆ値が２．８であるとすると、
ＡＶ＝ｌｏｇ２（２．８）×２＝３
となり、適正露光量ＥＶ＝ＡＶ＋ＴＶ＝８となる。
【００２１】
曇天での被写体輝度は、ＢＶ＝３〜７程度であるので、ＣＭＯＳセンサのＩＳＯ感度を１００＝ＳＶ５とすると、曇天時の適正露光量はＢＶ＋ＳＶ＝ＥＶ８〜１１となる。つまり、曇天よりも明るいと、自然光だけで画素が飽和してしまい、取得した画像から被写体輝度を求めることができなくなる。
【００２２】
本発明は、撮像素子に対する時差順次読み出しが行われる場合において、比較的高い輝度を有する被写体に対しても画素飽和が生じにくく、良好なフラッシュ撮影が可能な撮像装置および撮像制御方法を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一側面としての撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、撮像素子における第１の画素ラインから第２の画素ラインまでの複数の画素ラインでの電荷蓄積を、所定数の画素ラインごとに時間差を設けて開始および終了させる蓄積制御手段と、被写体を照明する照明ユニットに第１の発光を行わせた後、記録用画像を撮影するための第２の発光を行わせる発光制御手段と、第１の発光中における該複数の画素ラインでの蓄積電荷に応じた情報に基づいて、第２の発光の発光量を設定する発光量設定手段とを有する。そして、発光制御手段は、第１の発光を、第１の画素ラインにおける電荷蓄積開始時から第２の画素ラインにおける電荷蓄積終了時まで継続して行わせることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の他の側面としての撮像制御方法は、被写体像を光電変換する撮像素子における第１の画素ラインから第２の画素ラインまでの複数の画素ラインでの電荷蓄積を、所定数の画素ラインごとに時間差を設けて開始および終了させる蓄積制御ステップと、被写体を照明する照明ユニットに第１の発光を行わせた後、記録用画像を撮影するための第２の発光を行わせる発光制御ステップと、第１の発光中における該複数の画素ラインでの蓄積電荷に応じた情報に基づいて、第２の発光の発光量を設定する発光量設定ステップとを有する。そして、発光制御ステップにおいて、第１の発光を、第１の画素ラインにおける電荷蓄積開始時から第２の画素ラインにおける電荷蓄積終了時まで継続して行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、撮像素子に対する時差順次読み出しが行われる場合において、第１の発光を行う際に比較的高い輝度を有する被写体に対しても画素飽和を生じにくくすることができる。したがって、第１の発光によって得られた情報に基づいて第２の発光の適正な発光量を設定することができ、良好なフラッシュ撮影を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の実施例１である撮像装置としての一眼レフレックスデジタルカメラと、該カメラに装着される交換レンズとにより構成されるカメラシステムの構成を示す。図１において、１００は一眼レフレックスデジタルカメラ（カメラ本体）である。
【００２８】
１は主ミラーであり、ファインダー観察状態では、後述する撮影レンズ２０１からの撮影光路内に配置され、撮影状態では撮影光路外に退避する。また、主ミラー１はハーフミラーとなっており、撮影光路内に配置されているときは、後述する焦点検出光学系へ被写体からの光線の約半分を透過させる。
【００２９】
２はピント板であり、後述する撮影レンズ２０１で結像された被写体像が投影される。
【００３０】
３はサブミラーであり、主ミラー１とともに、ファインダー観察状態では撮影光路内に配置（ダウン）され、撮影状態では撮影光路外に退避（アップ）する。このサブミラー３は、ファインダー観察状態において主ミラー１を透過した光を下方に反射し、後述する焦点検出ユニットに導く。
【００３１】
４および５は光学ファインダーを構成するペンタプリズムおよびアイピースであり、撮影者は光学ファインダーを通してピント板２を観察することで、撮影画面（被写体）を観察することができる。この状態を、光学ファインダーモード（ＯＶＦモード）と称す。
【００３２】
６と７はファインダー観察画面内の被写体輝度を測定するための結像レンズと測光センサである。測光センサ７は対数圧縮回路を有し、その出力は対数圧縮されたものとなる。８は位相差検出方式の焦点検出ユニットである。
【００３３】
９はフォーカルプレーンシャッタであり、１４はＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子である。本実施例で用いる撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、図１２に示した構成と同様の構成を有する。
【００３４】
１６は撮像素子１４から出力されたアナログ信号出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。
【００３５】
１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６およびＤ／Ａ変換器２６にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２およびシステムコントローラ５０により制御される。
【００３６】
２０は画像処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６からのデジタル信号或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行い、撮影画像データを生成する。さらに、画像処理回路２０は、撮影画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理も行う。
【００３７】
２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０および圧縮・伸長回路３２を制御する。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器１６からのデータは、画像処理回路２０およびメモリ制御回路２２を介して、又はメモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４又はメモリ３０に書き込まれる。
【００３９】
２４は画像表示メモリ、２６はＤ／Ａ変換器、２８はＴＦＴ−ＬＣＤ等により構成される画像表示部である。画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示される。主ミラー１およびサブミラー３がアップした状態で画像表示部２８を用いて撮影画像データを逐次表示すれば、電子ファインダー機能を実現することが可能である。電子ファインダー機能を有効とした状態を電子ファインダー（ＥＶＦ）モードという。
【００４０】
３０は撮影画像データである静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。また、メモリ３０はシステムコントローラ５０の作業領域としても使用することが可能である。
【００４１】
３２は適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮および伸長する圧縮・伸長回路であり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理を行ったり伸長処理を行ったりする。そして、処理を終えたデータをメモリ３０に書き込む。
【００４２】
４０はフォーカルプレーンシャッタ９を制御する露光制御回路である。４１は主ミラー１およびサブミラー３をアップおよびダウン動作させるためのモータと駆動回路からなるミラー制御回路である。
【００４３】
システムコントローラ５０は、ＣＰＵ等により構成され、カメラ１００の全体を制御する。５２はシステムコントローラ５０の動作用の定数、変数、コンピュータプログラム等を記憶するメモリである。システムコントローラ５０は、蓄積制御手段と、発光制御手段および発光量設定手段としての機能を有する。
【００４４】
５４はシステムコントローラ５０でのプログラムの実行に応じて、カメラ１００の動作状態やメッセージ等を表す文字、画像および音声等を出力するＬＣＤ，ＬＥＤやスピーカーを含む表示部である。該表示部５４は、操作スイッチの近辺等、視認し易い位置に配置されている。また、表示部５４の一部は、光学ファインダー内に設置されている。
【００４５】
５６はデータを電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭが用いられる。
【００４６】
６０、６２、６４、６６、６８および７０は、システムコントローラ５０の各種の動作指示を入力するための操作スイッチであり、プッシュスイッチ、ダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティングデバイス、音声認識デバイス等で構成される。
【００４７】
６０はモードダイアルスイッチで、電源のオン／オフや各種撮影モードの選択のために操作される。
【００４８】
６２は撮影準備スイッチ（ＳＷ１）であり、不図示のシャッタボタンの半押し操作（第１ストローク操作）でオンになる。該撮影準備スイッチ６２がオンすると、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理等の撮影準備動作が開始する。
【００４９】
６４は撮影スイッチ（ＳＷ２）であり、シャッタボタンの全押し操作（第２ストローク操作）でオンになる。該撮影スイッチ６４がオンすると撮影処理が実行される。撮影処理では、撮像素子１４から読み出された信号が、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０およびメモリ制御回路２２を介して、又はＡ／Ｄ変換器から直接メモリ制御回路２２を介して、画像データとしてメモリ３０に書き込まれる。また、撮影処理には、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理も含まれる。さらに、撮影処理に続いて、メモリ３０から画像データが読み出され、圧縮・伸長回路３２で圧縮された画像データを記録媒体１０２又はメモリ２１０に書き込む記録処理も実行される。
【００５０】
６６はファインダーモード設定スイッチであり、ＯＶＦモードとＥＶＦモードとを切り換えるためのスイッチである。ＥＶＦモードが設定された場合は、主ミラー１およびサブミラー３がアップし、シャッタ９が開かれ、撮像素子１４を用いて得られた画像（スルー画像）が画像表示器２８に表示される。
【００５１】
６８はクイックレビュースイッチであり、撮影した画像を画像表示器２８に表示させるために操作される。
【００５２】
７０は各種ボタンやタッチパネル等からなる操作部で、メニューボタン、セットボタン、画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタン等が設けられている。
【００５３】
８０は電源制御回路であり、電源８６の装着の有無や残容量を検出し、検出結果およびシステムコントローラ５０の指示に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、必要な電圧を必要な期間、記録媒体１０２を含む各ブロックへ供給する。
【００５４】
８２は電源制御回路８０側のコネクタ、８４は電源側のコネクタである。８６はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源である。
【００５５】
９０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体１２０とのインタフェースである。９２は記録媒体１２０と接続を行うコネクタである。９８はコネクタ９２および記録媒体１２０がカメラ１００に装着されているか否かを検知する記録媒体検知回路である。記録媒体１２０は、メモリカードやハードディスク等により構成され、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部１２２と、カメラ１００とのインタフェース１２４およびカメラ１００と接続を行うコネクタ１２６を備えている。
【００５６】
７２は通信回路であり、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｐ１２８４、ＳＣＳＩ、モデム、ＬＡＮ、無線通信等の各種通信機能を有する。
【００５７】
７３は通信回路７２によりカメラ１００を他の機器と接続するコネクタや無線通信用のアンテナである。
【００５８】
３９９は後述する交換レンズ２００とカメラ側のシステムコントローラ５０との通信を行う通信線であり、４９９は後述する外付けフラッシュユニット４００とシステムコントローラ５０との通信を行う通信線である。
【００５９】
次に交換レンズ２００について説明する。交換レンズ２００は、レンズマウント２０９を介して着脱可能にカメラ１００に装着される。電気的には、シリアル通信線と電源ラインを有するコネクタ２１０によってカメラ１００に接続さる。
【００６０】
２０１はフォーカスレンズ、２０２はフォーカスレンズ２０１を光軸方向に駆動するフォーカス駆動アクチュエータである。２１１はレンズコントローラ２０６からの指令に基づいてフォーカス駆動アクチュエータ２０２を制御するフォーカス制御回路である。
【００６１】
２０３はフォーカスレンズ２０１の位置から被写体距離を検出するエンコーダを有する被写体距離検出回路である。２０４は光量を調整するための絞り、２５０は絞り２０４を駆動する絞り駆動アクチュエータである。２０５はレンズコントローラ２０６からの指令に基づいて、絞り駆動アクチュエータ２５０を制御する絞り制御回路である。
【００６２】
２０７は変倍を行うためのズーミングレンズ、２０８はズーミングレンズ２０７を光軸方向に駆動するズーム駆動アクチュエータである。２１２はズーム駆動アクチュエータ２０７を制御するズーム制御回路である。
【００６３】
レンズコントローラ２０６は、ＣＰＵ等により構成され、フォーカス駆動や絞り駆動などを制御するとともに、カメラ１００側のシステムコントローラ５０との通信を制御する。
【００６４】
次に、照明ユニットとしての外付けフラッシュユニット４００について説明する。該フラッシュユニット４００は、カメラ１００に対して、ホットシュー４１０およびカメラ１００との通信を行うための接点４１１を介して接続される。
【００６５】
図２には、フラッシュユニット４００の内部の電気回路を示している。４０１は電源となる電池である。４０２はＤＣ−ＤＣコンバータであり、電池電圧を所定の高圧レベルに昇圧する。
【００６６】
４０３は発光エネルギを蓄積するメインコンデンサである。４０４，４０５は抵抗であり、メインコンデンサ４０３の電圧を所定比に分圧する。
【００６７】
４０６は発光電流を制限するためのコイル、４０７は発光停止時に発生する逆起電圧を吸収するためのダイオード、４１０はＸｅ（キセノン）管である。４２１はトリガ発生回路、４２２はＩＧＢＴなどの発光制御回路である。
【００６８】
４３０はデータセレクタであり、Ｙ０，Ｙ１の２つの入力の組み合わせにより、Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２を選択してＹに出力する。４３１はフラット発光の発光レベル制御用のコンパレータ、４３２は閃光発光量制御用のコンパレータである。
【００６９】
４３５はフラット発光制御用の受光センサとしてのフォトダイオードであり、Ｘｅ管４１０の光出力をモニタする。４３４はフォトダイオード４３５に流れる微少電流を増幅するとともに、光電流を電圧に変換する測光回路である。
【００７０】
４３８は閃光発光制御用の受光センサであるフォトダイオードであり、Ｘｅ管４１０の光出力をモニタする。４３６はフォトダイオード４３８に流れる光電流を対数圧縮するとともにＸｅ管４１０の発光量を圧縮積分するための積分測光回路である。
【００７１】
４４０はフラッシュユニット４００全体の動作を制御する、ＣＰＵ等により構成されるフラッシュコントローラである。
【００７２】
次に、フラッシュコントローラ４４０の端子について説明する。ＣＮＴはＤＣ／ＤＣコンバータ４０２の充電を制御する制御出力端子、ＣＬＫはカメラ１００とのシリアル通信のための同期クロックが入力される入力端子である。ＤＯは同期クロックに同期して、フラッシュユニット４００からカメラ１００にシリアルデータを転送するためのシリアル出力端子である。ＤＩは同期クロックに同期して、カメラ１００からフラッシュユニット４００にシリアルデータを転送するためのシリアルデータ入力端子である。
【００７３】
ＩＮＴは積分測光回路４３６の積分制御出力端子であり、ＡＤ０は積分測光回路４３６の発光量を示す積分電圧を読み込むためのＡ／Ｄ変換入力端子である。ＤＡ０はコンパレータ４３１および４３２のコンパレート電圧を出力するためのＤ／Ａ出力端子である。
【００７４】
Ｙ０，Ｙ１は前述したデータセレクタ４３０の選択状態に応じた信号を出力する出力端子であり、ＴＲＩＧは発光トリガの出力端子である。
【００７５】
次に、図３から図８を用いて本実施例のカメラ１００（主としてシステムコントローラ５０）の動作を説明する。なお、図３から図８は、メモリ５２に格納されたコンピュータプログラムの内容を示すフローチャートであり、システムコントローラ５０は該プログラムに従って動作する。
【００７６】
まず、図３および図４には、メインルーチンのフローチャートを示す。図３および図４における同じ丸囲み英字が付された部分は、互いに繋がっていることを示す。また、「Ｓ」はステップを示す。
【００７７】
システムコントローラ５０は、カメラ１００の電源の投入に応じて、各種制御フラグや制御パラメータ等を初期化し（Ｓ１０１）、画像表示部２８の表示をＯＦＦに初期設定する（Ｓ１０２）。
【００７８】
次にシステムコントローラ５０は、モードダイアル６０の設定位置を判断する（Ｓ１０３）。モードダイアル６０が電源ＯＦＦに設定されていた場合は、Ｓ１０５に進み、所定の終了処理を行う。具体的には、各表示部の表示を終了し、各種制御フラグや制御パラメータ、設定値、設定モード等を不揮発性メモリ５６に記録する。また、電源制御回路８０を通じて不要な電源供給を遮断する。そして、Ｓ１０３に戻る。
【００７９】
Ｓ１０３で、モードダイアル６０が撮影モードに設定されていた場合は、Ｓ１０６に進む。また、Ｓ１０３で、モードダイアル６０がその他のモードに設定されていた場合は、システムコントローラ５０は選択されたモードに応じた処理を実行し（Ｓ１０４）、処理を終えるとＳ１０３に戻る。
【００８０】
Ｓ１０６では、システムコントローラ５０は、電源制御回路８０により電源８６の残容量や動作状態がカメラ１００の動作に対して問題があるか否かを判断し、問題がある場合は表示部５４を用いて画像や音声により所定の警告を行った後（Ｓ１０８）、Ｓ１０３に戻る。
【００８１】
電源８６に問題がない場合は（Ｓ１０６）、システムコントローラ５０は、記録媒体１２０の動作状態が画像データの記録再生動作に問題があるか否かを判断する（Ｓ１０７）。問題がある場合は、表示部５４を用いて画像や音声により所定の警告を行った後（Ｓ１０８）、Ｓ１０３に戻る。なお、画像表示部２８の表示がオンである場合は、画像表示部２８も用いてカメラ１００の各種設定状態の表示を行う（Ｓ１０９）。
【００８２】
次に、システムコントローラ５０は、クイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ６８の設定状態を調べる（Ｓ１１０）。クイックレビューＯＮに設定されている場合はクイックレビューフラグを設定し（Ｓ１１１）、クイックレビューＯＦＦに設定されている場合はクイックレビューフラグを解除する（Ｓ１１２）。なお、クイックレビューフラグの状態は、システムコントローラ５０の内部メモリ又はメモリ５２に記憶される。
【００８３】
続いて、システムコントローラ５０は、ファインダーモード設定スイッチ６６の設定状態を調べ（Ｓ１１３）、表示ＯＮに設定されている場合は、ＥＶＦフラグを設定する。また、このときにＥＶＦ状態でなかった場合、すなわち主ミラー１およびサブミラー３がダウンし、シャッタ９が閉じている場合は、ミラー制御回路４１を介して主ミラー１およびサブミラー３をアップ駆動する。また、シャッタ制御回路４０を介してシャッタ９を開いて撮像素子１４による被写体像の取り込みを可能とする（Ｓ１１４）。さらに、画像表示部２８の表示をＯＮに設定し（Ｓ１１５）、取り込んだ画像を逐次表示するスルー表示状態に設定して（Ｓ１１６）、Ｓ１１９に進む。
【００８４】
スルー表示状態においては、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０およびメモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４に逐次書き込まれた画像データを、メモリ制御回路２２およびＤ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８に入力する。これにより、電子ビューファインダ機能が実現される。
【００８５】
画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６６が表示ＯＦＦに設定されていた場合は（Ｓ１１３）、ＥＶＦフラグを解除する。また、このときＯＶＦ状態でなかった場合、すなわち主ミラー１およびサブミラー３がアップしてシャッタ９が開いている場合は、ミラー制御回路４１を介して主ミラー１およびサブミラー３をダウン駆動する。さらに、シャッタ制御回路４０を介してシャッタ９を閉じ、光学ファインダーによる被写体観察を可能とする（Ｓ１１７）。また、画像表示部２８の表示をＯＦＦ状態に設定して（Ｓ１１８）、Ｓ１１９に進む。なお、ＥＶＦフラグの状態は、システムコントローラ５０の内部メモリ又はメモリ５２に記憶される。
【００８６】
Ｓ１１９において、撮影準備スイッチ（ＳＷ１）６２がオフである場合は、Ｓ１０３に戻る。一方、撮影準備スイッチ（ＳＷ１）６２がオンである場合は、システムコントローラ５０は内部メモリ又はメモリ５２に記憶されるＥＶＦフラグの状態を判断する（Ｓ１２０）。ＥＶＦフラグが設定されている場合は、画像表示部２８をフリーズ表示状態に設定して（Ｓ１２１）、Ｓ１２２に進む。
【００８７】
フリーズ表示状態においては、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０およびメモリ制御回路２２を介した画像表示メモリ２４での画像データの書き換えを禁止する。そして、最後に書き込まれた画像データを、メモリ制御回路２２およびＤ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８に表示させる。これにより、フリーズした画像を電子ファインダーに表示する。
【００８８】
ＥＶＦフラグが解除されていた場合は（Ｓ１２０）、Ｓ１２２に進み、システムコントローラ５０は、ＡＦ処理を行って被写体にピントを合わせ、さらに測光処理を行って絞り値およびシャッタ時間を決定する（Ｓ１２２）。この測光・ＡＦ処理の詳細は図５を用いて後述する。
【００８９】
測光・ＡＦ処理（Ｓ１２２）を終えると、システムコントローラ５０は、内部メモリ又はメモリ５２に記憶されるＥＶＦフラグの状態を判断する（Ｓ１２３）。ＥＶＦフラグが設定されている場合は、画像表示部２８をスルー表示状態に設定して（Ｓ１２４）、Ｓ１２５に進む。なお、Ｓ１２４でのスルー表示状態は、Ｓ１１６でのスルー表示状態と同じ動作内容である。
【００９０】
次に、Ｓ１２５において、システムコントローラ５０は、撮影スイッチ（ＳＷ２）６４がオンか否かを判別する。撮影スイッチ６４がオフであり、さらに撮影準備スイッチ（ＳＷ１）６２もオフである場合は（Ｓ１２６）、Ｓ１０３に戻る。一方、撮影スイッチ６４がオンである場合は、システムコントローラ５０は、内部メモリ又はメモリ５２に記憶されるＥＶＦフラグの状態を判断する（Ｓ１２７）。ＥＶＦフラグが設定されている場合は画像表示部２８を固定色表示状態に設定して（Ｓ１２８）、Ｓ１２９に進む。
【００９１】
固定色表示状態においては、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０およびメモリ制御回路２２を介して画像表示メモリ２４に書き込まれた撮影画像データの代わりに、固定色の画像データを、画像表示部２８に表示する。これにより、固定色の画像が電子ファインダーに表示される。なお、固定色の画像データの表示は、メモリ制御回路２２およびＤ／Ａ変換器２６を介して行われる。
【００９２】
ＥＶＦフラグが解除されていたならば（Ｓ１２７）、Ｓ１２９に進む。
【００９３】
Ｓ１２９では、システムコントローラ５０は、前述した撮影処理を行う。この撮影処理の詳細は図６を用いて後述する。そして、Ｓ１３０に進む。
【００９４】
Ｓ１３０では、システムコントローラ５０は、内部メモリ又はメモリ５２に記憶されるクイックレビューフラグの状態を判断する。クイックレビューフラグが設定されている場合はクイックレビュー表示を行う（Ｓ１３３）。この場合は、撮影中も画像表示部２８が電子ファインダーとして常に表示された状態となり、撮影直後のクイックレビュー表示も行われる。
【００９５】
ＥＶＦフラグが解除されている場合もシステムコントローラ５０はクイックレビューフラグの状態を判断し（Ｓ１３０）、クイックレビューフラグが設定されている場合は、画像表示部２８の表示をＯＮ状態に設定し（Ｓ１３１）、クイックレビュー表示を行う（Ｓ１３３）。そして、Ｓ１３４に進む。
【００９６】
Ｓ１３４では、システムコントローラ５０は、前述した記録処理を行う。この記録処理の詳細は図９を用いて後述する。
【００９７】
記録処理が終了した際に、撮影スイッチ（ＳＷ２）６４がオンである場合は（Ｓ１３５）、システムコントローラ５０は、内部メモリ又はメモリ５２に記憶される連写フラグの状態を判断する（Ｓ１３６）。連写フラグが設定されている場合は、連続して撮影を行うためにＳ１２９に戻り、次の撮影を行う。連写フラグが設定されていなかった場合は、Ｓ１３５で撮影スイッチ６４がオフになるまで、現在の処理を繰り返す。
【００９８】
このように、撮影直後にクイックレビュー表示を行う設定である場合において、記録処理（Ｓ１３４）が終了した際に撮影スイッチ６４がオンされた状態であるときには、該撮影スイッチ６４がオフされるまで画像表示部２８におけるクイックレビュー表示を継続する。これにより、撮影者は撮影画像の確認を入念に行うことができる。
【００９９】
記録処理が終了した際に、撮影スイッチ６４がオフであった場合は（Ｓ１３５）、所定のミニマムレビュー時間が経過するまで撮影画像を画像表示部２８に表示した後（Ｓ１３７）、Ｓ１３８に進む。また、記録処理が終了した際に、撮影スイッチ６４がオンされ続けてクイックレビュー表示が継続されていた場合において、その後撮影スイッチ６４がオフされたときも同様である。
【０１００】
Ｓ１３８において、システムコントローラ５０は、ＥＶＦフラグが設定されているか否かを判別し、設定されている場合は、画像表示部２８の表示状態をスルー表示状態に設定して（Ｓ１３９）。Ｓ１４１に進む。この場合、画像表示部２８でのクイックレビュー表示によって撮影画像を確認した後に、次の撮影のためのスルー表示状態にすることができる。
【０１０１】
また、Ｓ１３８においてＥＶＦフラグが設定されていない（解除されている）場合は、画像表示部２８の表示を終了し（Ｓ１４０）、Ｓ１４１に進む。この場合、画像表示部２８でのクイックレビュー表示によって撮影画像を確認した後に、省電力のために画像表示部２８の機能を停止して、電力消費量の大きい画像表示部２８やＤ／Ａ変換器２６等の消費電力を削減することが可能となる。
【０１０２】
Ｓ１４１において、撮影準備スイッチ６２がオンされた状態である場合は、システムコントローラ５０は、Ｓ１２５に戻って次の撮影に備える。また、撮影準備スイッチ６２がオフされた状態である場合は、システムコントローラ５０は、一連の撮影動作を終えてＳ１０３に戻る。
【０１０３】
次に、図５を用いて、図３のＳ１２２で行われる測光・ＡＦ処理での動作を説明する。システムコントローラ５０は、Ｓ２００においてＥＶＦフラグが設定されている場合は、撮像素子１４から電荷信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１６を介して画像処理回路２０に撮影画像データを逐次読み込む（Ｓ２０１）。この逐次読み込まれた画像データを用いて、画像処理回路２０は、ＴＴＬ方式のＡＥ処理およびＡＦ処理に用いる所定の演算を行う。
【０１０４】
なお、ここでの各処理は、撮影した画像の全画素数のうち必要に応じた特定の画素数領域を必要箇所抽出して演算に用いる。これにより、ＴＴＬ方式のＡＥ、ＡＷＢおよびＡＦの各処理において、中央重点モード、平均モード、評価モード等のモード毎に最適な演算を行うことが可能となる。
【０１０５】
画像処理回路２０での演算結果を用いて、システムコントローラ５０は、露出が適正と判断されるまで（Ｓ２０２）、絞り制御回路３０５および撮像素子１４の電子シャッタの組み合わせによりＡＥ制御を行う（Ｓ２０３）。なお、交換レンズ２００への絞り駆動指令は、カメラ−レンズ間の通信ライン３９９を介して公知のシリアル通信により行われる。また、システムコントローラ５０は、ＡＥ制御で得られた測定データを用いて、フラッシュが必要か否かを判断する。フラッシュが必要ならばフラッシュフラグを設定してシステムコントローラ５０の内部メモリ又はメモリ５２に記憶する。
【０１０６】
Ｓ２０２において露出が適正と判断した場合は、システムコントローラ５０は、測定データおよび設定パラメータをシステムコントローラ５０の内部メモリ又はメモリ５２に記憶する。
【０１０７】
次に、システムコントローラ５０は、画像処理回路２０での演算結果およびＡＥ制御で得られた測定データを用いて、ホワイトバランスが適正と判断されるまで（Ｓ２０６）、画像処理回路２０を用いて色処理のパラメータを調節してＡＷＢ制御を行う（Ｓ２０７）。
【０１０８】
ホワイトバランスが適正と判断した場合は（Ｓ２０６）、測定データおよび設定パラメータをシステムコントローラ５０の内部メモリ又はメモリ５２に記憶する。
【０１０９】
次に、システムコントローラ５０は、ＡＥ制御およびＡＷＢ制御で得られた測定データを用いて、合焦と判断されるまで（Ｓ２０８）、ＡＦ制御回路４２を用いてＡＦ制御を行う（Ｓ２０９）。この際、レンズコントローラ２０６は、カメラ１００から指令されたフォーカス駆動量あるいはフォーカス駆動速度に従い、フォーカス制御回路２１１を通じてフォーカス駆動アクチュエータ２０２を制御し、フォーカスレンズ２０１を光軸方向に駆動する。
【０１１０】
本実施例では、ここでのＡＦ制御として、いわゆるスキャンタイプのコントラストＡＦ（ＴＶ−ＡＦ）方式を採用している。システムコントローラ５０は、撮像素子１４を用いて画像処理回路２０で生成された画像データ（映像信号）のうち特定の画素数領域から高周波成分を抽出する。そして、該高周波成分を用いてＡＦ評価値信号を生成する。このＡＦ評価値信号は、画像のコントラスト状態、つまりは撮影レンズの焦点状態を表し、ＡＦ評価値信号がピーク（最大）となるフォーカスレンズ２０１の位置が合焦位置となる。
【０１１１】
Ｓ２０８において合焦と判断した場合は、測定データおよび設定パラメータをシステムコントローラ５０の内部メモリ又はメモリ５２に記憶し、測光・ＡＦ処理ルーチン（Ｓ１２２）を終了する。
【０１１２】
一方、Ｓ２００においてＥＶＦフラグが設定されていない場合、すなわち光学ファインダーモードが設定されている場合は、システムコントローラ５０は、Ｓ２１０に進み、測光センサ７による測光を行う。そして、測光結果と、設定されているＩＳＯ感度とに応じて露出値を演算する（Ｓ２１１）。
【０１１３】
次に、システムコントローラ５０は、ＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出ユニット８によってピントずれ量を検出し、該ピントずれ量が所定の合焦範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２１２）。合焦範囲外であれば、Ｓ２１３に進み、フォーカス制御回路２１１を通じてフォーカス駆動アクチュエータ２０２を制御することでフォーカスレンズ２０１を駆動する。このときの駆動量は、焦点検出ユニット８によって検出されたピントずれ量に対応する量である。そして、再度合焦判定を行うためにＳ２１２に戻る。
【０１１４】
Ｓ２１２において、ピントずれ量が合焦範囲内と判定した場合は、測光・ＡＦ処理を終了する。
【０１１５】
次に、図６を用いて、図４のＳ１２９にて行われる撮影処理の動作を説明する。システムコントローラ５０は、Ｓ３００において、内部メモリ又はメモリ５２にＥＶＦフラグが設定（記憶）されている場合、すなわちＥＶＦモードの場合は、Ｓ３０１に進む。
【０１１６】
Ｓ３０１において、システムコントローラ５０は、内部メモリ又はメモリ５２にフラッシュフラグが設定（記憶）されているか否かを判断し、フラッシュフラグが設定されている場合はフラッシュ撮影モードに入り、Ｓ３０２に進む。
【０１１７】
Ｓ３０２では、システムコントローラ５０は、予備発光前に、撮像素子１４を用いて被写体の測光を行う。すなわち、フラッシュ発光がない定常光のみで被写体が照明されている状態で撮像素子１４上に形成された被写体像の画像データを得る。このときの画像データは、定常光下での測光（輝度）データとなる。
【０１１８】
次に、システムコントローラ５０は、所定の略一定の発光強度レベルで所定の発光時間の間、フラッシュユニット４００を予備発光させる（Ｓ３０４）。以下、この略一定の発光強度レベルで所定の発光時間の間継続して行われる発光の形態をフラット発光という。
【０１１９】
予備発光指令は、通信線４９９を介して、シリアル通信により、システムコントローラ５０からフラッシュコントローラ４４０に対して送信される。フラッシュユニット４００では、該フラッシュユニット４００の不図示の電源スイッチがオンされ、電池４０１の電圧を充電回路４０４で昇圧している。フラッシュコントローラ４４０は、予備発光指令を受けると、発光制御回路４０３を制御して、Ｘｅ管４０１をフラット発光させる。
【０１２０】
この予備発光（フラット発光）の動作について図２を用いて説明する。フラッシュコントローラ４４０は、カメラ１００のシステムコントローラ５０により指示された発光強度レベルに応じた制御電圧をＤＡ０端子に出力する。
【０１２１】
次に、ＳＥＬ１，ＳＥＬ０にＨｉ、Ｌｏを出力し、入力Ｄ２を選択する。このとき、Ｘｅ管３１はまだ発光していないので、受光素子４３５の光電流はほとんど流れず、コンパレータ４３１の反転入力端子に入力されるモニタ回路４３４の出力が発生しない。このため、コンパレータ４３１の出力はＨｉである。したがって、発光制御回路４１２は導通状態となる。
【０１２２】
次に、ＴＲＩＧ端子よりトリガ信号を出力すると、トリガ回路４１１は高圧を発生したＸｅ管４１０を励起して発光を開始させる。
【０１２３】
Ｘｅ管４１０の発光が開始すると、フラッシュコントローラ４４０は、積分回路４３６に積分開始を指示する。積分回路４３２は、モニタ回路４３６の出力、すなわち光量積分用の受光素子４３８の対数圧縮された光電出力の積分を開始する。また、これと同時に、システムコントローラ５０により指示された発光時間をカウントするタイマーを起動させる。
【０１２４】
予備発光が開始されると、受光素子４３５からの光電流が多くなり、モニタ回路４３４の出力が上昇する。そして、モニタ回路４３４の出力がコンパレータ４３１の非反転入力に設定されている所定のコンパレート電圧より高くなると、コンパレータ４３１の出力はＬｏに反転する。これにより、発光制御回路４１２は、Ｘｅ管４１０への発光電流の供給を遮断する。発光電流の遮断により放電ループが断たれるが、ダイオード４０９およびコイル４０６により環流ループ回路が形成されているため、発光電流は該環流ループ回路の遅れによるオーバーシュートが収まった後、徐々に減少する。
【０１２５】
発光電流の減少に伴い、Ｘｅ管４１０の発光レベルが低下すると、受光素子４３５の光電流が減少し、モニタ回路４３４の出力も低下する。そして、所定のコンパレートレベル以下に低下すると、再びコンパレータ４３１の出力がＨｉに反転し、発光制御回路４１２が再度導通してＸｅ管４１０の放電ループが形成される。これにより、発光電流が増加して発光強度レベルも増加する。
【０１２６】
このようにして、ＤＡ０に設定された所定のコンパレート電圧を中心に、コンパレータ４３１は短い周期で発光強度レベルの増加と減少を繰り返す。この結果、略一定の発光強度レベルでの発光を継続させるフラット発光の制御が行われる。
【０１２７】
前述したタイマーのカウントにより所定の発光時間が経過すると、フラッシュコントローラ４４０は、ＳＥＬ１，ＳＥＬ０端子をそれぞれＬｏ，Ｌｏに設定する。これにより、データセレクタ４３０の入力はＤ０、すなわちＬｏレベル入力が選択され、出力は強制的にＬｏレベルとなる。これにより、発光制御回路４１２は、Ｘｅ管４１０の放電ループを遮断する。このようにして、所定の発光時間の間、フラット発光制御による予備発光が行われる。
【０１２８】
次に、システムコントローラ５０は、フラッシュユニット４００が予備発光をしている間に被写体からの反射光によって形成される被写体像を撮像素子１４にて撮像（光電変換）する（Ｓ３０４）。このときの撮像素子１４における電荷蓄積動作と蓄積電荷の読み出し動作について図７を用いて説明する。
【０１２９】
図７において、Ａは撮像素子１４を、Ｓはフラッシュの発光波形を示す。Ｓ・Ｐは予備発光の発光波形、Ｓ・Ｍは後述する本発光の発光波形である。また、Ｓ１はシャッタ９の先幕の動作を、Ｓ２はシャッタ９の後幕の動作を示す。Ｓ１，Ｓ２は何れもＬｏレベルが開を、Ｈｉレベルが閉を示す。ＣとＤは、タイミング発生回路１８を通じて撮像素子１４に与える駆動波形である。Ｃは撮像素子１４のリセット解除タイミングであり、リセット解除とともに電荷の蓄積が開始される。また、Ｄは電荷蓄積の終了タイミングである。ＣからＤまでの期間が撮像素子１４における電荷蓄積時間に相当する。
【０１３０】
本実施例で採用する時差順次読み出し方式では、撮像素子１４の最も上の画素ラインから下の画素ラインへと順に１画素ラインごとに時間差を設けながら電荷蓄積を開始する。時刻ｔ０は、最も上の画素ラインの電荷蓄積の開始時刻を示している。各画素ラインでは、ＣからＤまでの期間に相当する時間の間、電荷蓄積を行い、その後電荷蓄積を終了する。これにより、電荷蓄積の終了も、最も上の画素ラインから下の画素ラインへと順に１画素ラインごとに時間差が生じることになる。ｔ１は、最も上の画素ラインの電荷蓄積の終了時刻を示す。また、時刻ｔ２は、最も下の画素ラインの電荷蓄積の終了時刻を示す。
【０１３１】
予備発光は、図中に発光波形Ｓ・Ｐとして示すように、撮像素子１４の最も上の画素ラインでの電荷蓄積の開始時刻であるｔ０と同時、又は発光遅れを加味してｔ０より少し前から開始される。予備発光での電荷蓄積時間は、図６のＳ３０２で求めたフラッシュ発光なし（定常光により照明状態）での測光結果に基づき、該定常光での露光時間の半分〜１／４程度の時間が設定される。これは、定常光のみによって適正露光が得られる状態において予備発光が行われた場合に、定常光と予備発光による光が加わって露出オーバーとなり、撮像素子１４のダイナミックレンジをオーバーし、良好な撮像ができなくなることを防止するためである。
【０１３２】
そして、各画素ラインからは、その画素ラインの電荷蓄積が終了するごとに、１画素ラインずつ順次画素データが読み出される。この読み出しタイミングがＥである。そして、各画素ラインからの電荷の読み出しに要する時間がＴＨであり、この読み出し時間ＴＨに相当する時間が、上記時間差となる。
【０１３３】
このようにして、全ての画素ラインからの画像データの読み出しが終了すると（時刻ｔ２）、予備発光を停止させる。なお、時刻ｔ２は、正確には最も下の画素ラインの電荷蓄積が終了する時刻であるが、１画素ラインからの電荷の読み出しに要する時間ＴＨはきわめて短い時間であるので、時刻ｔ２を全ての画素ラインからの画像データの読み出し終了時刻とみなしてよい。
【０１３４】
そして、システムコントローラ５０は、画像処理回路２０に、各画素ラインから読み出した画素データに基づいて画像データ、すなわち予備発光下での測光データ（測光又は輝度情報）を生成させる。
【０１３５】
以上のように、本実施例では、最も上の画素ラインの電荷蓄積の開始から最も下の画素ラインの電荷蓄積が終了するまで、言い換えれば、時差順次読み出しが終了するまで予備発光を継続する。しかも、先に電荷蓄積を開始した画素ラインの電荷蓄積が終了する前に次の画素ラインの電荷蓄積を開始させる。
【０１３６】
これにより、図１３にて説明した従来のように、電荷蓄積時間を長くしなくても、予備発光時の被写体輝度（被写体からの反射光）を測光することができる。電荷蓄積時間が短いことにより、いわゆる日中シンクロなどの比較的高い輝度状態においても、撮像素子１４での画素飽和を生じにくくすることができる。このため、そのような高輝度状態でも、予備発光下で得た画像データに基づいて、この後に行う本発光の発光量制御を適正に行うことができる。
【０１３７】
図６において、Ｓ３０５では、Ｓ３０４で得られた予備発光下での画像データから、Ｓ３０２で求めた定常光下での測光データを差し引くことにより、予備発光でのフラッシュ光による被写体反射光成分のみが抽出される。この抽出した被写体反射光成分と、撮像素子１４のＩＳＯ感度に応じた適正光量時の被写体反射光によって得られる、撮像素子１４を測光センサとして用いた場合の測光データとの差に基づいて、後に行われる本発光時の発光量（本発光量）を求める（Ｓ３０５）。ＩＳＯ感度に応じた適正光量時の測光データは、予めシステムコントローラ５０の内部メモリ等に記憶されている。
【０１３８】
次に、Ｓ３０６では、システムコントローラ５０は、撮影の準備のために、開放状態になっているシャッタ９をシャッタ制御回路４０を通じて一旦閉じる（図７の時刻ｔ３）。そして、再度シャッタ９の先幕を開かせるとともに（Ｓ３０７）、撮像素子１４の本露光、すなわち記録用画像データを取得するための本撮影を開始する（Ｓ３０８、図７の時刻ｔ４）。
【０１３９】
次に、システムコントローラ５０は、フラッシュモードか否かを判別し（Ｓ３０９）、フラッシュモードである場合は、Ｓ３０５で求めた本発光量の指令をフラッシュコントローラ４４０に送信する。フラッシュコントローラ４４０は、指令された本発光量での本発光を行う（Ｓ３１０、図７の時刻ｔ５）。
【０１４０】
システムコントローラ５０は、所定の露光時間の経過に応じてシャッタ９の後幕を閉じる（Ｓ３１１、図７の時刻ｔ６）。そして、撮像素子１４での電荷蓄積を終了し、撮像素子１４上の画素から順次画素データを読み出す（Ｓ３１２）。このとき、図７に示すように、時刻ｔ７で最も上の画素ラインの電荷蓄積を終了し、その後、Ｇのタイミングで１画素ラインごとに順次電荷蓄積が終了する。そして、Ｈのタイミングで最も上の画素ラインから１画素ラインずつ画素データを読み出す。
【０１４１】
なお、本実施例では、Ｓ３０７、Ｓ３０８およびＳ３１１で説明したように、本撮影では、撮像素子１４の時差順次読み出しによる電子シャッタ機能を用いず、メカニカルシャッタであるフォーカルプレーンシャッタ９による露光制御を行う。これは、高輝度スミアなどによる画質の低下を防ぐためである。
【０１４２】
一方、Ｓ３００においてＥＶＦモードでないと判断した場合は、Ｓ３２１に進む。そして、フラッシュモードである場合は、測光センサ７を用いて、予備発光前の定常光下で被写体を測光する（Ｓ３２２）。このとき、被写体像は交換レンズ２００を通してピント板２上に形成され、さらにその像は測光レンズ６を通して測光センサ７上にも形成される。そして、測光センサ７によってこの被写体像を光電変換し、所定時間積分することで、定常光下での測光データが得られる。
【０１４３】
次に、システムコントローラ５０は、Ｓ３０４と同様にして、フラッシュユニット４００を予備発光させる（Ｓ３２３）。そして、予備発光による被写体での反射光を測光センサ７で測光し、予備発光下での測光データを生成する（Ｓ３２４）。
【０１４４】
次に、システムコントローラ５０は、Ｓ３２４で求めた予備発光時の測光データから、Ｓ３２２で求めた定常光下での測光データを差し引く。これにより、予備発光でのフラッシュ光による被写体反射光成分のみが抽出される。そして、この抽出した被写体反射光成分と、撮像素子１４のＩＳＯ感度に応じた適正光量時の被写体反射光によって測光センサ７で得られる測光データとの差に基づいて、後に行われる本発光時の発光量（本発光量）を求める（Ｓ３２５）。ＩＳＯ感度に応じた適正光量時の測光データは、予めシステムコントローラ５０の内部メモリ等に記憶されている。
【０１４５】
なお、前述したように、測光センサ７の出力は対数圧縮されているので、演算は加減算によって行うことができる。
【０１４６】
次に、撮影の準備が整うと、システムコントローラ５０は、主ミラー１およびサブミラー３をアップさせ、撮影光路から退避させる。また、カメラ−レンズ間の通信ライン３９９を介してレンズコントローラ２０６に絞り２０４を所定絞り値に絞り込むよう指令する（Ｓ３２６）。レンズコントローラ２０６は、絞り制御回路２０５を通じて絞り駆動アクチュエータ２５０を制御し、絞り２０４を所定絞り値に絞る。
【０１４７】
次に、システムコントローラ５０は、シャッタ制御回路４０を制御してシャッタ９を開くとともに（Ｓ３２７）、撮像素子１４の本露光、すなわち記録用画像データを取得するための本撮影を開始する（Ｓ３２８）。
【０１４８】
システムコントローラ５０は、フラッシュモードか否かを判別し（Ｓ３２９）、フラッシュモードである場合は、Ｓ３２５で求めた本発光量の指令をフラッシュコントローラ４４０に送信する。フラッシュコントローラ４４０は、指令された本発光量での本発光を行う（Ｓ３３０）。
【０１４９】
そして、所定の露光時間終了後に、シャッタ９を閉じ（Ｓ３３１）、撮像素子１４での電荷蓄積を終了する（Ｓ３３２）。また、主ミラー１およびサブミラー３をダウン位置に戻し、レンズコントローラ２０６に絞り２０４を開放とする指令を送信する（Ｓ３３３）。
【０１５０】
Ｓ３１２およびＳ３３３からは、図８に示す処理に移行する。システムコントローラ５０は、撮像素子１４から蓄積電荷を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０およびメモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６から直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に撮影画像データを書き込む（Ｓ３４０）。
【０１５１】
次に、システムコントローラ５０は、メモリ制御回路２２（必要に応じて画像処理回路２０）を用いてメモリ３０に書き込まれた画像データを読み出して色処理を行った後、処理を終えた画像データをメモリ３０に書き込む（Ｓ３４１）。さらに、メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４に対する表示画像データの転送を行う（Ｓ３４２）。
【０１５２】
こうして一連の処理を終えると、撮影処理ルーチンを終了する。
【０１５３】
図９には、図３のＳ１３４で行われる記録処理の動作を示す。システムコントローラ５０は、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出して、設定された撮影モードに応じた画像圧縮処理を圧縮・伸長回路３２により行う（Ｓ４０１）。この後、インタフェース９０又は９４およびコネクタ９２又は９６を介して、記録媒体１２０に圧縮した画像データを書き込む（Ｓ４０２）。
【０１５４】
記録媒体１２０への書き込みが終わると、記録処理ルーチンを終了する。
【実施例２】
【０１５５】
本発明の実施例２では、実施例１に比べてフラッシュユニット４００の予備発光の発光時間を短くして無駄なエネルギの消費をなくすとともに、予備発光下で撮像素子１４に蓄積された電荷の読み出し時間の短縮化を図る。
【０１５６】
本実施例におけるハードウェア構成は、実施例１と同一である。但し、タイミング発生回路１８から撮像素子１４に与える駆動波形が異なる。
【０１５７】
実施例１では、予備発光時の電荷蓄積時間を高速化できるので、日中シンクロなどの高輝度下においても良好なフラッシュ撮影ができる。但し、撮像素子１４における最も上の画素ラインから最も下の画素ラインまでの全ての画素ラインの電荷蓄積が終了するまで（時差順次読み出しが終了するまで）の間、予備発光を行う必要がある。
【０１５８】
ここで、実施例１（図７）において、水平方向の画素数が１５００画素、垂直方向の画素数が１０００画素でトータル１５０万画素の撮像素子１４を用い、画素データの読み出しクロックが４８ＭＨｚである場合を例に説明する。
【０１５９】
撮像素子１４の水平方向の１画素ラインに対する読み出し時間ＴＨは、
ＴＨ＝１／４８０００００×１５００＝３１．２５［ｕｓｅｃ］
である。
【０１６０】
したがって、全画素ラインに対する読み出し時間ＴＲは、
ＴＲ＝３１．２５［ｕｓｅｃ］×１０００＝３１．２５［ｍｓｅｃ］
必要となる。
【０１６１】
そして、１画素ラインでの電荷蓄積時間を１［ｍｓｅｃ］とすると、予備発光時間としては、
３１．３５＋１＝３２．３５［ｍｓｅｃ］
必要である。
【０１６２】
つまり、実際の露光に必要な１［ｍｓｅｃ］に対して、３２．３５［ｍｓｅｃ］もの間予備発光させることになる。この場合、フラッシュ光の利用効率としては、
１／３２．３５≒３％
しかなく、利用効率を向上させる余地がある。
【０１６３】
このため、本実施例では、撮像素子１４での電荷蓄積と電荷読み出しとを離散的に行うことにより、読み出し時間および予備発光時間を短縮する。
【０１６４】
図１０は、本実施例における撮像素子の電荷蓄積と読み出し動作を説明する図である。同図において、Ａは撮像素子１４を、Ｓはフラッシュの発光波形を示す。Ｓ・Ｐは予備発光の発光波形である。Ｃ′とＤ′は、タイミング発生回路１８を通じて撮像素子１４に与える駆動波形である。Ｃ′は撮像素子１４のリセット解除タイミングであり、リセット解除とともに電荷の蓄積が開始される。また、Ｄ′は電荷蓄積の終了タイミングである。Ｃ′からＤ′までの期間が撮像素子１４における電荷蓄積時間に相当する。
【０１６５】
なお、Ｃ，Ｄはそれぞれ、実施例１における撮像素子１４のリセット解除タイミングおよび電荷蓄積の終了タイミング（電荷読み出しタイミング）である。
【０１６６】
本実施例では、予備発光時において、撮像素子Ａのうち黒く示した画素ラインでの電荷蓄積および電荷読み出しは行わず、白く示した画素ラインのみ電荷蓄積および電荷読み出しを行う。すなわち、撮像素子Ａ上に存在する全画素ラインのうち一部の画素ラインでのみ電荷蓄積および電荷読み出しを行う。したがって、読み出し時間を、実施例１に比べて、（電荷を読み出す画素ライン数）／（全画素ライン数）に短縮することができる。
【０１６７】
なお、本実施例におけるシャッタ９の動作や予備発光後の動作は実施例１と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【実施例３】
【０１６８】
本発明の実施例３でも、実施例２と同様に、実施例１に比べてフラッシュユニット４００の予備発光の発光時間を短くして無駄なエネルギの消費をなくすとともに、予備発光下で撮像素子１４に蓄積された電荷の読み出し時間の短縮化を図る。
【０１６９】
本実施例におけるハードウェア構成は、実施例１と同一である。但し、タイミング発生回路１８から撮像素子１４に与える駆動波形が異なる。
【０１７０】
本実施例では、撮像素子１４での電荷蓄積と電荷読み出しとを部分的に行うことにより、読み出し時間および予備発光時間を短縮する。
【０１７１】
図１１には、本実施例における撮像素子の電荷蓄積と読み出し動作を説明する図である。同図において、Ａは撮像素子１４を、Ｓはフラッシュの発光波形を示す。Ｓ・Ｐは予備発光の発光波形である。Ｃ″とＤ″は、タイミング発生回路１８を通じて撮像素子１４に与える駆動波形である。Ｃ″は撮像素子１４のリセット解除タイミングであり、リセット解除とともに電荷の蓄積が開始される。また、Ｄ″は電荷蓄積の終了タイミングである。Ｃ″からＤ″までの期間が撮像素子１４における電荷蓄積時間に相当する。
【０１７２】
なお、Ｃ，Ｄはそれぞれ、実施例１における撮像素子１４のリセット解除タイミングおよび電荷蓄積の終了タイミング（電荷読み出しタイミング）である。
【０１７３】
本実施例では、予備発光時において、撮像素子Ａのうち黒く示した周辺領域では電荷蓄積および電荷読み出しを行わず、白く示した中央領域Ｂでのみ電荷蓄積および電荷読み出しを行う。すなわち、撮像素子Ａ上に存在する全画素領域のうち一部の領域内に含まれる画素ラインでのみ電荷蓄積および電荷読み出しを行う。さらに言えば、撮像素子Ａにおいて記録用画像の撮影に使用される画素領域より小さい領域内に含まれる画素ラインでのみ電荷蓄積および電荷読み出しを行う。
【０１７４】
したがって、読み出し時間を、実施例１に比べて、（一部が領域Ｂに含まれる画素ラインの数）／（全画素ライン数）×（領域Ｂ内の画素ラインごとの画素数）／（各画素ラインの画素数）に短縮することができる。
【０１７５】
さらに、領域Ｂにおいて、実施例２で説明したように一部の画素ラインでのみ離散的な電荷蓄積および電荷読み出しを行うことで、さらなる電荷読み出し時間の短縮化を図ることができる。
【０１７６】
なお、本実施例におけるシャッタ９の動作や予備発光後の動作は実施例１と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１７７】
また、上記各実施例では、１画素ラインごとに時間差を設けて電荷蓄積を開始および終了する場合について説明したが、複数の画素ラインごとに時間差を設けて電荷蓄積を開始および終了する場合にも、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の実施例１である一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される交換レンズおよびフラッシュユニットを含むカメラシステムの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１のフラッシュユニットの構成を示すブロック図。
【図３】実施例１のカメラの動作（メインルーチン）を示すフローチャート。
【図４】実施例１のカメラの動作（メインルーチン）を示すフローチャート。
【図５】実施例１のカメラの動作（測光・ＡＦ処理）を示すフローチャート。
【図６】実施例１のカメラの動作（撮影処理）を示すフローチャート。
【図７】実施例１における撮像素子の電荷蓄積および電荷読み出しとフラッシュ発光との関係を説明する図。
【図８】実施例１のカメラの動作（撮影処理）を示すフローチャート。
【図９】実施例１のカメラの動作（記録処理）を示すフローチャート。
【図１０】本発明の実施例２であるカメラシステムにおける撮像素子の電荷蓄積および電荷読み出しとフラッシュ発光との関係を説明する図。
【図１１】本発明の実施例３であるカメラシステムにおける撮像素子の電荷蓄積および電荷読み出しとフラッシュ発光との関係を説明する図。
【図１２】ＣＭＯＳイメージセンサの構成を説明する図。
【図１３】従来のＣＭＯＳイメージセンサの電荷蓄積および電荷読み出しとフラッシュ発光との関係を説明する図。
【符号の説明】
【０１７９】
１  主ミラー
３  サブミラー
７  測光センサ
９  フォーカルプレーンシャッタ
１４  撮像素子
２０  画像処理回路
５０  システムコントローラ
１００  カメラ
２００  交換レンズ
４００  外付けフラッシュユニット
４１０  Ｘｅ管
４３５，４３８  受光素子
４４０  フラッシュコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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